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《浙江大学》 2006年
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曲面工件超声自动检测中若干关键技术研究

吴思源  
【摘要】:超声无损检测技术在产品全面质量控制中占有举足轻重的作用。对于具有复杂形状的曲面工件,如何提高检测时的精度、效率和自动化程度,是超声检测中需要重点考虑的问题。本文结合曲面工件超声自动检测系统的项目实际需要和具体实现方案,对曲面工件超声检测中的超声测量、曲面建模、扫描路径规划以及三维超声扫描成像等关键技术进行了系统深入的研究。 第一章阐述了所研究课题的项目背景及论文研究的重要意义,分析了曲面工件超声检测系统及其相关技术的研究现状,给出了曲面工件超声自动检测系统的具体实现方案及论文的主要研究内容。 第二章首先建立了曲面工件超声检测机器人的运动学模型,然后对基于超声测距的曲面测量方法进行了研究。对数学模型未知的曲面工件进行超声测量时,必须事先估算各测量点的位置和法矢,针对此问题,首先建立工件的初始曲面模型,使数学模型未知的曲面工件得到一个近似的数学描述,然后用初始曲面模型引导多自由度检测机械手进行型面跟踪测量。在初始曲面模型的基础上,提出了一种基于曲面递规分割算法的自适应采样路径生成算法,提高了曲面工件超声测量的效率。 第三章对测量数据的曲面建模方法进行了研究。针对不均匀截面线簇曲面生成时会造成曲面控制顶点数量急剧膨胀的问题,提出了一种基于曲线重采样插值重构的B样条曲面生成方法。该方法首先对各截面线测量点进行曲线插值重构,并对所生成曲线用公共节点矢量进行重新采样,然后用新的采样点在给定的拟合精度下构造出新的具有公共节点矢量的插值曲线,最后过各新的截面曲线构造单向蒙皮曲面。实例表明,该方法在满足拟合精度的情况下,能减少曲面重构所需的控制顶点数。 第四章对曲面工件超声检测路径规划方法进行了研究。针对曲面参数线分布不均匀时采用等参数方法进行路径规划会造成检测效率低下的问题,提出了一种非等参数检测路径规划方法,该方法采用近似等弧长的算法对曲面进行非等参数离散,使各检测点之间的弧长间距近似相等、分布更加均匀合理,在避免漏检的情况下可较好地减少检测点数目;针对型面跟踪检测时扫描速度难以提高的问题,提出了一种自动分块检测路径规划方法,该方法采用曲面递归分割算法将曲面自动分割成一系列满足平坦性要求的子曲面片,然后对各子曲面片采用平面扫描方式进行检测。由于在平面扫描过程中探头不需要调整入射方向,因此自动分块检测方法能以较快的速度进行扫描,可较好地提高检测效率。 第五章对曲面工件三维超声扫描成像方法和超声图像的压缩处理方法进行了研究。首先采用基于扫描线的三角网格划分方法生成曲面三维超声图像的离散
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TH878.2

【引证文献】
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